Sistema complesso

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Un sistema complesso è un sistema in cui gli elementi subiscono continue modifiche singolarmente prevedibili, ma di cui non è possibile, o è molto difficile, prevedere uno stato futuro.
Alcuni esempi di sistemi complessi sono:

gli automi cellulari
la crosta terrestre, quando ad esempio si considerano le interazioni che provocano i terremoti
gli ecosistemi (anche i più semplici)
i sistemi economici.
i sistemi socio-cognitivistici.

[modifica] Proprietà

[modifica] Complessità

Maggiore è la quantità e la varietà delle relazioni fra gli elementi di un sistema e maggiore è la sua complessità. Le relazioni sono di regola con influssi non lineari.

Un sistema è tanto più complesso quanto maggiori parametri sono necessari per la sua descrizione.
Dunque la complessità di un sistema non è una sua proprietà intrinseca, ma si riferisce sempre ad una sua descrizione, e dipende quindi dal modello utilizzato nella descrizione e dalle variabili prese in considerazione.

Il principale obiettivo della teoria della complessità è di comprendere il comportamento dei sistemi complessi, caratterizzati da elementi numerosi e diversi tra di loro e da connessioni numerose e non lineari. In particolare, uno dei centri di ricerca più importanti sulla teoria della complessità - il Santa Fe Institute, fondato nel 1984 - si è particolarmente dedicato allo studio dei sistemi complessi adattativi (CAS - complex adaptive systems), cioè sistemi complessi in grado di adattarsi e cambiare in seguito all'esperienza, come ad esempio gli organismi viventi, caratterizzati dalla capacità di evoluzione (Holland, 2002). Vitali, mutevoli, cangianti: cellule, organismi, animali, uomini, organizzazioni, società, politiche, culture.

Per approfondire, vedi la voce epistemologia della complessità.

Dal libro "Prede o ragni. Uomini e organizzazioni nella ragnatela della complessità" di De Toni e Comello (2005): un CAS può essere descritto come un instabile aggregato di agenti e connessioni, auto-organizzati per garantirsi l'adattamento. Secondo Holland (1995), un CAS è un sistema che emerge nel tempo in forma coerente, e si adatta ed organizza senza una qualche entità singolare atta a gestirlo o controllarlo deliberatamente. L'adattamento è raggiunto mediante la costante ridefinizione del rapporto tra il sistema e il suo ambiente (co-evoluzione). Il biologo americano Kauffman (2001) sostiene che i sistemi complessi adattativi si muovono in paesaggi gommosi (fitness landscape), in continua deformazione per l'azione congiunta dei sistemi stessi, di altri sistemi, e di elementi esogeni.

[modifica] Caos

I sistemi caotici sono considerati complessi, sebbene abbiano pochi gradi di libertà.

[modifica] Comportamento emergente

I sistemi complessi sono sistemi il cui comportamento non può essere compreso in maniera semplice a partire dal comportamento dei singoli elementi che lo compongono, ovvero la cooperazione degli elementi determina il comportamento dei sistemi globali e fornisce loro delle proprietà che possono essere completamente estranee agli elementi che costituiscono il sistema.
Questa proprietà è chiamata comportamento emergente, nel senso che dai comportamenti semplici e ben definiti dei singoli componenti del sistema, emerge un comportamento globale non previsto dalle singole parti.
Ne sono un esempio alcuni programmi per computer che simulano parte del comportamento delle termiti: la singola termite (simulata) compie azioni come muoversi e spostare oggetti in modo quasi casuale; globalmente le termiti creano dei mucchi di oggetti, senza che questo sia codificato nel loro comportamento. Un altro esempio è il gioco life di Conway.

[modifica] Auto-organizzazione

Per approfondire, vedi la voce auto-organizzazione.

I sistemi complessi adattivi (CAS) sono sistemi dinamici con capacità di auto-organizzazione composti da un numero elevato di parti interagenti in modo non lineare che danno luogo a comportamenti globali che non possono essere spiegati da una singola legge fisica. Alcuni esempi: comunità di persone interagenti, il traffico, il cervello umano. Il campo della scienza che si occupa di studiare e modellare questi sistemi è detto scienza della complessità. Questa proprietà è sfruttata in varie applicazioni pratiche, come ad esempio le reti radio militari e i sistemi anti-intrusione delle reti informatiche.

[modifica] Confine del caos

La complessità è fortemente legata al caos. La sopravvivenza in ambienti così variabili viene ricercata nel raggiungimento del confine del caos, quella particolare area dove si massimizzano le possibilità di evoluzione. I sistemi complessi adattativi, cioè, si situano tra l'eccessivo ordine - una staticità che ricorda da vicino un meccanismo - e l'eccessivo disordine - un caos fuori controllo che può sconfinare nell'anarchia.

[modifica] Bibliografia

Alberto F. de Toni, Luca Comello, Prede o ragni, Utet (2005), ISBN 8877509651
Alberto F. de Toni, Luca Comello, Viaggio nella complessità, Marsilio (2007)
Alberto Gandolfi, "Formicai, imperi, cervelli: introduzione alla scienza della complessità", Bollati Boringhieri (1999), ISBN 8877132914